一种ito结构led芯片及其切割方法
【专利摘要】本发明公开了一种ITO结构LED芯片及其切割方法，该方法先制成发光二极管外延片；然后在外延片上制作ITO薄膜层；在ITO薄膜层上制作出带切割走道的介质膜层；经过湿法或干法蚀刻制作出图形化的ITO薄膜层和p?GaP窗口层；在图形化的ITO薄膜层和p?GaP窗口层上制作金属电极层；采用钻石刀片对应预制作的切割走道进行芯粒切割。本发明采用预制作的切割走道宽度大于刀片厚度4?6μm，这样避免了钻石刀片与ITO薄膜直接接触，减少对高速旋转状态的钻石切割刀片的阻力，并解决了ITO薄膜和GaP薄膜在刀片切割时直接接触容易伴随碎屑附着和产生的崩角、崩边、裂纹等问题，极大地提升了产品的外观质量、可靠性和成品良率。
【专利说明】
一种ITO结构LED芯片及其切割方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体发光二极管芯片制造技术领域，尤其是涉及一种ITO结构LED芯片及其切割方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管具有高光效、低能耗、长寿命、多波段等优势，是一种有广阔应用前景的新光源，目前AlGaInP发光二极管已大量应用于高效固态照明领域中，如显示屏、汽车用灯、背光源、交通信号灯、景观照明等。
[0003]作为AlGaInP发光二极管首选的半导体GaAs衬底材料，其化学性质稳定，具有与AlGaInP材料晶格匹配性佳、导电性、导热性好、制造的晶体质量高、大批量制造成本低等明显优势。对于GaAs衬底的AlGaInP LED芯片，一般采用精密切割机系统，预先编程设定切割路径条件，利用高速旋转(30000-45000r/min)的超薄钻石刀片(厚度为10-25μπι)对AlGaInPLED芯片进行切割，使A I Ga I nP LE D芯片分割成为单个的芯粒。掺锡氧化铟(IndiumTinOxide)，一般简称为ΙΤ0。如图1所示，常规具有ITO结构的AlGaInP LED—般为在GaAs衬底100—面依次设置的缓冲层101、n-AIGaInP限制层102、MQW多量子阱有源层103、ρ-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105，在p-GaP窗口层105上制作ITO薄膜层106，在ITO薄膜层106上设置有金属电极107，在GaAs衬底背面设置有背电极层201。由于GaAs衬底材料属于硬脆材料，特别是对于常规ITO结构的AlGaInP LED芯片而言，在芯片制造过程中会在外延片上表面生长一层ITO薄膜层，然后再进行制作金属电极层，这使得AlGaInP LED芯片本身的应力增加，而且ITO薄膜层与外延层的结合力远小于外延片内部的各个外延层之间的结合力，再加上切割时超薄钻石刀片直接接触ITO薄膜层、外延层和GaAs衬底，这就使得AlGaInP LED芯片加工时极其容易造成不同程度的物理损伤，特别是在AlGaInP LED芯片的正面周围、边缘容易产生外延层和GaAs衬底材料的崩角、崩边、裂纹、裂纹等问题，从而影响AlGaInP LED芯片的外观质量和可靠性，产品合格率低。
【发明内容】
[0004]本发明的第一个目的在于提供一种外观质量好、可靠性高的ITO结构LED芯片。
[0005]本发明的第二个目的在于提供一种便于生产、合格率高的ITO结构LED芯片的切割方法。
[0006]本发明的第一个目的是这样实现的:
一种ITO结构LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有外延生长缓冲层、η-AIGaInP限制层、多量子讲(multiple quantum well，]^￥)有源层4-416&111?限制层和卩-GaP窗口层，在p-GaP窗口层上设有ITO薄膜层，在GaAs衬底的下面设有背电极，特征是:在ITO薄膜层上设有图形化的钻石刀片切割走道，在图形化的ITO薄膜层上设有金属电极层。
[0007]本发明的第二个目的是这样实现的:
一种ITO结构LED芯片的切割方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、在GaAs衬底的上面依次设有外延生长缓冲层、n-AIGalnP限制层、多量子阱有源层、p-AIGalnP限制层和p-GaP窗口层，取得发光二极管外延片；
(2)、在p-GaP窗口层上蒸镀ITO薄膜层；
(3)、在ITO薄膜层上制作图形化的钻石刀片切割走道:在ITO薄膜层上采用PECVD生长一层介质膜，采用光刻和湿法蚀刻方式制作出介质膜图形，图形的走道与钻石刀片切割走道相对应，利用ITO和GaP腐蚀液湿法蚀刻方法或者采用干法蚀刻方法对没有介质膜层的保护区域进行腐蚀，再利用介质膜腐蚀液将介质膜层去除；
(4)、采用负胶套刻和蒸镀方式在图形化的ITO薄膜层上制作图案化的金属电极层；
(5)、在GaAs衬底的下面制作背电极；
(6)、采用精密切割机系统，预先编程设定切割路径条件，利用高速旋转的超薄钻石刀片对于AlGaInP LED芯片进行切割，使AlGaInP LED芯片分割成为单个的芯粒。
[0008]介质膜层为Si02或SiNxOy (x>0，0〈y〈2)中的一种或多种组合。
[0009]在步骤(3)中，钻石刀片切割走道的宽度大于刀片的厚度4_6μπι。
[0010]在步骤(3)中，GaP层蚀刻深度为3000 ±500nm。
[0011]本发明采用光刻和湿法蚀刻方式制作出图案化的介质膜层，进而采用GaP腐蚀液对没有介质膜层区域的ITO薄膜和GaP层进行可控深度的蚀刻。
[0012]本发明是相邻两钻石刀片切割走道之间间距同芯片尺寸相同，切割走道宽度可以根据不同厚度的钻石切割刀片进行相应缩放，保持大于刀片厚度4_6μπι，切割走道区域的ITO薄膜层和部分厚度GaP层会被提前移除，这样就避免了钻石刀片与ITO薄膜的直接接触，减少对高速旋转状态的钻石切割刀片的阻力，并解决了 ITO薄膜和GaP层在刀片切割时直接接触容易伴随碎肩附着和产生的崩角、崩边、裂纹等问题，极大地提升了产品的外观质量、可靠性和成品良率。
[0013]本发明在步骤(3)中，PECVD制作的介质膜层为Si02或SiNxOy等绝缘材料制成，其中x>0，0〈y〈2。获得稳定图案化的介质膜，避免了 ITO和GaP腐蚀溶液影响，从而制作出设计的图案化切割走道。
[0014]本发明在步骤(3)中，GaP层蚀刻深度为3000 土 500nm，利用湿法或干法蚀刻方法进行蚀刻。
[0015]因此，本发明具有AlGaInPLED芯片的外观质量好、便于生产、可靠性高、合格率高等优点，解决了 ITO薄膜和GaP层在刀片切割时直接接触容易伴随碎肩附着和产生的崩角、崩边、裂纹等问题，极大地提升了产品的外观质量、可靠性和成品良率。
【附图说明】
[0016]图1为现有的常规ITO结构的AlGaInP发光二极管结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为发光二极管外延片的截面示意图；
图4为在发光二极管外延片上制作ITO薄膜层和生长介质膜层的截面示意图；
图5为在介质膜层制作图案化切割走道的截面示意图；
图6为发光二极管外延片上蒸镀了 ITO薄膜层的截面示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
[0018]如图2所示，一种ITO结构LED芯片，包括GaAs衬底100，在GaAs衬底100的上面依次设有外延生长缓冲层1Un-AIGaInP限制层102、多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和P-GaP窗口层105，在p-GaP窗口层105上设有ITO薄膜层106，在ITO薄膜层106上设有图形化的钻石刀片切割走道109，在图形化的ITO薄膜层106上设有金属电极层108;在GaAs衬底100的下面设有背电极201。
[0019]一种ITO结构LED芯片的切割方法，包括以下步骤:
1、制备发光二极管外延片:如图3所示，在GaAs衬底100的上面采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)依次外延生长缓冲层1Un-AIGaInP限制层102、多量子阱有源层103、p-AIGaInP限制层104和p-GaP窗口层105。其中p-GaP窗口层105的表层高掺杂层的厚度优选500±50埃，掺杂浓度优选5\1019011-3以上；
2、如图4所示，在p-GaP窗口层105上采用蒸发镀膜方法蒸镀ITO薄膜层106，ITO薄膜层106优选厚度为3000 土 200埃；
3、如图4所示，在ITO薄膜层106上采用PECVD生长介质膜层107，介质膜层107优选厚度为 2000 ±100 埃；
4、如图5所示，在介质膜层107上采用光刻和蚀刻制作图案化切割走道109;
5、如图6所示，在图形化ITO薄膜层106上制作金属电极层108;金属电极层108为圆形，直径90um，材料为Cr/Au，厚度50/2500nm ；
6、在GaAs衬底100的下面制作η电极层201，电极材料采用AuGeNi/Au，厚度为150/200nm;而后在420°C的氮气氛围中进行熔合，以获得背电极201和GaAs衬底100形成良好的欧姆接触。
[0020]、采用精密切割机系统，预先编程设定切割路径条件，利用高速旋转(3O O O O -45000r/min)的超薄钻石刀片301(厚度为10-25um)对于AlGaInP LED芯片进行切割，使AlGaInP LED芯片分割成为单个的芯粒。
【主权项】
1.一种ITO结构LED芯片，包括GaAs衬底，在GaAs衬底的上面依次设有外延生长缓冲层、n-AIGalnP限制层、多量子阱有源层、p_AIGaInP限制层和ρ-GaP窗口层，在ρ-GaP窗口层上设有ITO薄膜层，在GaAs衬底的下面设有背电极，其特征在于:在ITO薄膜层上设有图形化的钻石刀片切割走道，在图形化的ITO薄膜层上设有金属电极层。2.一种ITO结构LED芯片的切割方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、在GaAs衬底的上面依次设有外延生长缓冲层、n-AIGalnP限制层、多量子阱有源层、p-AIGalnP限制层和p-GaP窗口层，取得发光二极管外延片； (2)、在p-GaP窗口层上蒸镀ITO薄膜层； (3)、在ITO薄膜层上制作图形化的钻石刀片切割走道:在ITO薄膜层上采用PECVD生长一层介质膜，采用光刻和湿法蚀刻方式制作出介质膜图形，图形的走道与钻石刀片切割走道相对应，利用ITO和GaP腐蚀液湿法蚀刻方法或者采用干法蚀刻方法对没有介质膜层的保护区域进行腐蚀，再利用介质膜腐蚀液将介质膜层去除； (4)、采用负胶套刻和蒸镀方式在图形化的ITO薄膜层上制作图案化的金属电极层； (5 )、在GaAs衬底的下面制作背电极； (6)、采用精密切割机系统，预先编程设定切割路径条件，利用高速旋转的超薄钻石刀片对于AlGaInP LED芯片进行切割，使AlGaInP LED芯片分割成为单个的芯粒。3.根据权利要求2所述的ITO结构LED芯片的切割方法，其特征在于:介质膜层为Si02或SiNxOy (x>0，0〈y〈2)中的一种或多种组合。4.根据权利要求2所述的ITO结构LED芯片的切割方法，其特征在于:钻石刀片切割走道的宽度大于刀片厚度4_6μπι。5.根据权利要求2所述的ITO结构LED芯片的切割方法，其特征在于:图形化的ITO薄膜层上的金属电极材料为Ge、Au、Ni中的一种或多种组合。6.根据权利要求2所述的ITO结构LED芯片的切割方法，其特征在于:在步骤(3)中，GaP层蚀刻深度为3000 土 500nmo
【文档编号】H01L33/30GK105870276SQ201610412856
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】张银桥, 潘彬
【申请人】南昌凯迅光电有限公司